붕어빵 만들 듯이 패턴이 각인된 스탬프를 고분자 용액에 찍어 인쇄한 후 구워 미세회로 패턴을 형성하는 나노임프린트(nano-imprint) 기술이 주목받고 있다.
2002년까지 8건에 불과하던 특허출원이 2003년 이후 2009년 까지 총 482 건이 출원되어 지속적으로 증가하고 있는 것으로 나타났다.
반도체 미세회로 패턴을 형성하는데 핵심적 장치인 노광장치는 천문학적인 고가품으로 몇몇 외국 기업이 독점하고 있는 분야이다. 나노임프린트 기술은 이런 고가의 정밀 광학 장비를 사용하는 노광공정을 대체하여 저렴하면서 수 나노급 고해상도 패터닝을 가능하게 하는 기술이다.
출원국가별로 보면 한국이 52%, 미국이 24% 그리고 일본이 21%를 차지하고 있어 한국이 그 비율에서 절반 이상을 점하고 있다. 우리의 경우 2004년에서 본격적인 출원을 하여 기반 기술 선점에 대한 초기 노력이 경쟁국에 비해 다소 늦어진 느낌이다.
현재 장비 개발도 상용화 단계에 이르러 미국의 Molecular Imprints 사는 차세대 반도체 양산장비를 목표로 20나노 이하의 정렬 및 단위시간당 4매의 웨이퍼 처리 처리속도를 구현하였다. 이는 고가의 노광장치를 이용함에도 물리·광학 법칙의 제약으로 인해 10나노 이하의 반도체 패터닝이 불가능한 문제의 대안으로 나노임프린트 기술을 주목하고 있는 것으로 보인다.
출원인별로 살펴보면 대기업 45%, 중소기업 23%, 연구소 16%, 대학교 15% 순이다. 대기업은 나노임프린트 기술을 적용한 반도체 소자등 응용제품 구현에 관한 출원이 많고, 중소기업과 연구소는 나노임프린트 장비와 관련된 특허 출원이 많은 것으로 나타나고 있다.
국내에서는 한국기계연구원이 나노임프린트 장비의 생산성을 향상시키는 노력을 기울이고 있고, LG 전자는 LED의 광결정 패턴을 나노임프린트 기술로 구현하는 것을 개발하였다. 중소기업의 경우 특허에서는 비록 열세에 있으나, 엔엔디, 에이디피엔지니어링 등에서 나노임프린트 공정장비를 개발하여 시판 중에 있다.
나노임프린트 기술이 노광공정을 대체하기 위해서는 크게 세 가지의 문제점을 극복해야 한다. 하나는 접촉식 공정에 기인하는 파티클 억제이고 또 다른 하나는 스템프의 정확한 정렬 기술 확보이다. 마지막으로 실제 생산라인에 적용되기 위해서는 단위시간당 웨이퍼 처리속도가 기존의 노광장치 수준을 확보해야 한다.
나노임프린트 기술은 기존의 메모리 반도체 제조 이외에 차세대 디스플레이, 하드디스크, LED 및 나노바이오 제품 등에 그 적용범위를 넓혀가고 있다. 나노임프린트 기술로 다품종 소량의 나노제품 또는 반도체 사업이 가능하므로 대기업 중심의 반도체 산업에서 중소기업 주도의 블루오션에서의 기반기술로서 그 특허 출원의 증가는 지속될 것으로 전망된다.
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인쇄 방식의 나노급 반도체 생산
